Stačí pár kliknutí a váš dokument je uložen na pevném disku. Není to ale zadarmo. Jelikož harddisky jsou složeny z ploten, které se točí za vysokých rychlostí, úspora energie zde dává smysl. Jaké jsou alternativy ukládání dat na klasické harddisky a které jsou nejlevnější?
Počítače stále více ovlivňují naše životy, rozšiřují se ve firmách i v domácnostech. Zvyšující výkon však je často vykoupen i zvyšujícími energetickými nároky, čehož si v posledních měsících všímá stále více výrobců. Jaká je budoucnost informačních technologií s ohledem na úspory energie? Ve spolupráci s časopisem Connect vám představíme v podrobném seriálu „zelenou“ budoucnost jednotlivých komponent a součástí PC.
Náš „zelený seriál“ již probral procesory, čipsety i RAM. Nyní pokračujeme do oblasti pevných disků, kde během roku 2007 nastala malá revoluce. A co teprve když se podíváme na úložiště dat jako celek, to se začnou dít věci! Zaměřme se na watty i na výkon (ať již přenosový, nebo transakční).
Reklama„Některé rotační pevné disky dokáží snížit svou rychlost (a tím i spotřebu), úspory ale nejsou výrazné.“
Je známo, že s rostoucími otáčkami disku roste i jeho příkon. Běžné 3,5palcové disky dosahují 7 200 ot./min., pružnější chování mají 10 000otáčkové modely, špičkou jsou verze rotující 15 000 ot./min. Ty ale mají tak vysoký příkon a produkci tepla, že je nutné je chladit větrákem. Proto se výrobci začali zajímat o snižování otáček disku v případě nečinnosti.
Vybrali si disky, které nejsou designovány coby „trhači asfaltu“, a tak mají největší šanci častěji zahálet. První disky s touto schopností byly Hitachi Deskstar 7K1000, které z nominálních 7 200 ot./min. dokázaly sestoupit na 4 500 ot./min. Příkon sice klesl, ne však dramaticky. Lepší výsledky má Western Digital se svou řadou Caviar GP, který sice snižuje otáčky „jen“ na 5 400, ale disk má celkově jinou koncepci, a tak má výrazně nižší spotřebu i při plných otáčkách.
Seriál o úsporách v oblasti IT |
– Procesory a potenciální úspory– Paměti RAM a čipsety– Pevné disky a další úložiště dat– Chladiče, napájecí zdroje atp. |
Poslední novinkou jsou pevné disky AV-GP pro audio-video a RE2-GP pro servery. Od notebooků trend přeskočil přes desktopy rovnou na servery, jejichž disky mají díky tomu výrazně nižší spotřebu. Zatímco WD RE2 mají výkon 8,9/9,5 W, šetrnější RE2-GP má jen 4,0/7,4 W (pohotovostní režim/spotřeba při činnosti) – nejvýrazněji spoří v době nečinnosti disku. Mezitím Hitachi přidala další řadu Deskstar P7K500 s úsporou energie až 40 %. Samsung přišel nenápadně se svými serverovými disky SpinPoint F RAID s 7,7/8,6 W. Další výrobci na své úsporné disky teprve čekají (Fujitsu, Seagate, Toshiba).
Pevný disk s vlastní pamětí
Jinou strategií je klasickému rotačnímu disku pomoci pamětí FLASH ROM, která disponuje minimální spotřebou a bleskurychlým startem. První způsob je zabudovat FLASH přímo do disku. Neslouží k ukládání dat, ale „jen“ jako cache disku. Protože jde o paměť trvalou, je možné z ní nejen data číst, ale také ukládat bez nebezpečí, že by zmizela vypnutím disku. Taková cache s energeticky nezávislou pamětí se nazývá NV cache (non-volatile).
To je případ hybridních 2,5palcových disků Seagate Momentus 5400 PSD či Samsung FlashON MH80 SATA. V obou případech se k diskům přidalo 256 MB přídavné paměti, díky čemuž se u Samsungu snížila spotřeba zhruba 2,5krát z 2,0/ 2,0/2,1 W (čtení/zápis/seek) na pouhých 0,85/0,75 W (čtení/zápis).
Počítače patří mezi největší žrouty elektrické energie v domácnosti. Jak je můžeme udělat úspornější a „zelenější“?
Seagate má zase jiná čísla – spotřeba klesla téměř desetinásobně: tj. z 1,8/1,9/2,0 W na pouhých 0,2 W (čtení/zápis/seek). Počátkem ledna 2008 pak právě disky Seagate získaly ocenění PC World 25 Most Innovative Products Award.
SSD disk na mnoho způsobů
Jiná metoda je složitější, protože vyžaduje podporu operačního systému. Klíčovými pojmy jsou MS Windows Vista a technologie ReadyBoost, ReadyDrive a Superfetch.
Využívají se FLASH ROM disky s nejrůznějším rozhraním. Ty bývají tradičně využity coby obyčejné výměnné disky, ovšem ve spolupráci s uvedenými technologiemi se využívají coby vyrovnávací paměť disku ke zrychlení práce hlavního pevného disku. Pro uživatele je nejjednodušší použít USB FLASH disk, Intel připravil FLASH kartu zvanou Intel Turbo Memory („Robson“).
Dalším krokem je vyřazení mechanických dílů jako celku. O to se pokoušelo mnoho společností, ale prosadit to na trhu není tak snadné. Dříve tomu bránila obrovská cena, ani čtecí rychlost nebyla zrovna hvězdná. Ale doslova katastrofou bývala přenosová rychlost při náhodném zápisu, která klesala dokonce i pod výkon nejpomalejších rotačních disků.
Ale jak je možné, že nepohyblivý elektronický SSD reaguje na fragmentaci dokonce hůře než rotační disk? Důvodem je mechanismus zápisu do FLASH ROM. Dalším problémem je nízká životnost FLASH ROM média. Záleží na konkrétní použité technologii (NAND, NOR), ale omezení je v obou případech. Některé SSD disky přežijí jen 5 000 přepisů jednoho místa, jiné zvládnou i 5 000 000 přepisů. Proč to?
Někteří výrobci začali rozkládat opotřebení přes všechny obvody rovnoměrně. A čím víc obvodů FLASH ROM je použito, tím méně se opotřebovává celek. Dalším mechanismem je použití
klasické cache z RAM paměti. Ta se neopotřebovává, navíc se zvyšuje výkon takového disku – špičkové produkty dospěly až ke kapacitě 256 MB cache.
Prvními disky se schopností zpomalit plotny byly Hitachi Deskstar 7K1000
Od roku 2006 až 2007 se začaly objevovat typy, které úspěšně řešily právě problém s pomalým zápisem, ovšem zvyšoval se výkon také u ostatních parametrů. Výsledek ale může překvapit svými neuvěřitelně vysokými rychlostmi. Příkladem je firma FusionIo, která na podzim 2007 rozvířila vlny FLASH médií svou neuvěřitelně výkonnou kartou.
Přechod z klasických rotačních disků na elektronické SSD disky je také otázkou spotřeby elektrické energie – a to ještě vyhraněnější, než když výrobce doplní disk pomocí NV cache. Fyzické rozměry zde nehrají roli, SSD disky nemají otáčky, které jinak hrají ve spotřebě disku zásadní roli. Též datová kapacita rotačních disků již byla překonána – BiTMICRO představil 3,5palcový SSD disk o kapacitě 1,6 TB! Též ve výkonech mohou moderní SSD disky překonat své mechanické kolegy takovým způsobem, že nemá cenu to vůbec porovnávat.
Netušené možnosti RAM?
Místo FLASH ROM lze též triviálně využít RAM, když se zvětší její kapacita. Pak se sice zvýší příkon operační paměti, ale klesne příkon pevných disků. Dalším způsobem je disky vůbec nepoužít, přičemž úložný prostor není na straně klienta, ale v serveru. To je jeden z argumentů pro tenké klienty.
Ale zpět k tématu. Jinou možností budiž sestavení SSD disku z RAM pamětí. O to se pokoušelo mnoho firem, kdysi dávno například Seagate. Ale vyrábět hardwarové RAM disky, to je věc obchodně velmi ošemetná. Téměř všichni výrobci toho buď nechali, nebo zkrachovali. Mezi neznámějěí producenty patří Gigabyte se svým projektem i-RAM BOX nebo GC RAMDISK. Jako samotné paměťové médium je tu použito RAM obvodů.
Ty však nejsou odolné vůči ztrátě napětí, což se řeší obvykle přídavným či vestavěným akumulátorem. Akumulátor ale nemůže napájet čipy donekonečna. Proto některé modely obsahují integrovaný pevný disk 2,5 palců, na který se obsah RAM paměti v případě výpadku překopíruje. Zajímavou možností je klasický rotační pevný disk, doplněný velikou RAM pamětí v roli cache. To by pomohlo zvýšit výkon při opakovaném čtení, ale pokud se doplní akumulátorem, je možné ji použít nejen jako čtecí cache, ale jako cache zápisu, což obrovsky zvyšuje výkon takového disku (především transakční). Přestože celek nemá nijak velkou spotřebu, výkon stoupl velmi významně. Rozpočítáme-li tedy spotřebu na transakce, klesne pořádně!
Za úsporami a ekologií do pravěku!
Streamerová magnetická páska je historická relikvie, která patří na smetiště počítačových dějin. To si myslí celá řada odborníků, ale právě tato „vykopávka“ může účinně bojovat za ekologičtější svět. Data uložená na pásce totiž nespotřebovávají žádnou energii. Naproti tomu klasický pevný disk se točí, pokud se nevyužijí výše uvedené techniky.
A na jedinou streamerovou pásku se vejde i více než 1 TB dat. Je zde ale jedna klasická vlastnost pásek – čím více je dat, potažmo čím více je pásek, tím levnější je cena za jednotku kapacity. Rozpočítá se tak mechanika, „autoloader“ či robotická knihovna. A páska rozhodně nemíní umřít – chystá se mnoho projektů s cílem se co nejrychleji dostat na hranici 10 TB na jedinou pásku.
Gigabyte iRAM je jedním z nejznámějších „RAM disků“
Stále má ale určité nedostatky, jako dlouhou přístupovou dobu a podobně. Proto se před lety začaly tvořit tzv. virtuální pásky v rámci virtuálních „páskových“ knihoven VTL (Virtual Tape Library). Pak může mnoho jednotlivých pásek nahradit jedno diskové pole, kde platí: co jedna virtuální páska, to jeden soubor. Diskové pole ovšem může být složeno z šetřivých disků, které v době nečinnosti mohou zastavit svou rotaci.
Tato technika se vyplatí tam, kde je za 24 hodin málo změn a jedna páska by měla malou kapacitu. Pusťme se do problematiky ukládání dat jako celku.
Kolik energie spotřebuje provozovaný disk, na kterém jsou uložena data? A kolik vypnutý disk či streamerová páska? Tímto směrem uvažovala společnost Copan Systems při tvorbě MAID polí – data uchovávají obyčejné 3,5palcové disky. Těch je v provozu maximálně čtvrtina, a tak se šetří spousta energie. Myšlenku MAID fi rma vylepšila na Enhanced MAID, čímž náklady na energii včetně chlazení klesly asi o 75 %. Výrobce má na svých stránkách dokonce počítadlo, které 3. 12. 2007 uvádělo úsporu elektrické energie díky jejich MAID polím ve výši 25.651.232 USD!
Energie zdražují. Kde můžete ušetřit? |
– Tipy do domácnosti– Jezděte s nízkou spotřebou– Kalkulačka: Kolik ušetříte s úspornými žárovkami?– Pohotovostní režim – pozor na něj!– Úspory v kuchyni |
Dokonce si každý může na webové kalkulačce spočítat případnou úsporu vlastní firmy. Přesouváním málo používaných dat na energeticky méně náročná média je trend, který je stále populárnější. Obdobný systém využívá i HP AutoRAID.
Na špičce je cache, pod ní kombinace RAID 1 a RAID 0 (tj. kombinace rychlosti a bezpečnosti), přičemž pod tím je RAID 5. Zde je prioritou cena uložených dat, ale díky cache paměti se také šetří energie. Také obyčejné rotační disky se, takřka v duchu Darwinovy teorie, začínají měnit s jasným evolučním cílem – snížit spotřebu elektrické energie. Stále větší slovo začínají hrát elektronické SSD disky. Jejich původně neuvěřitelně vysoká cena doslova „padá k zemi“ a jejich výkon se ruku v ruce s tím zvyšuje. To je vidět v nejmenších noteboocích či v mobilní elektronice vůbec. Přežije vůbec rotační disk rok 2020?
Článek vyšel ve spolupráci s časopisem Connect. Únorové číslo Connectu upírá hlavní pohled na databáze. Mimořádnou pozornost si zde zaslouží zejména neotřelé a otevřené pohledy odborníků na zkostnatělost samotných databázových systémů, ale i těch, kteří je neumí dostatečně a správně využívat. V dalším bloku únorový Connect analyzuje svět populárních malých netbooků, přičemž kromě modelu netbooku Fujitsu Siemens Amilo Mini Ui 3520 testuje i komunikátor HTC S740 a kameru Axis s kodekem H.264. V sekci Systémy radí jak jednoduše nainstalovat OS Windows na několik PC najednou, v Bezpečnosti pak přináší srovnání bezpečnostních řešení pro koncové stanice. Více informací najdete zde. Další (březnové) číslo časopisu vyjde už 27.2.
Příště: Napájení a chlazení 
